ICS25.200 J36 中华人民共和国国家标准 GB/T28694—2012 深 层渗碳 技术要求 Technicalrequirementofdeepcarburizing 2012-09-03发布 2013-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国热处理标准化委员会(SAC/TC75)提出并归口。 本标准负责起草单位:江苏丰东热技术股份有限公司、北京机电研究所、西安福莱特热处理有限 公司。 本标准参加起草单位:广东世创金属科技有限公司、上海市机械制造工艺研究所有限公司、南京高 精齿轮集团有限公司热处理分厂、天龙科技炉业(无锡)有限公司、大连华锐股份有限公司重型热处理 厂、南京高速齿轮箱制造有限公司、天津创真金属科技有限公司、爱协林热处理系统(北京)有限公司。 本标准主要起草人:向建华、邵周俊、杨鸿飞、张志鹏、张志冲、施剑峰、刘军。 本标准参加起草人:董小虹、任颂赞、蔡红、朱百智、湛宪宪、樊永君、汪正兵、刘臻、姜敬东、殷汉奇。 ⅠGB/T28694—2012 深层渗碳 技术要求 1 范围 本标准规定了深层渗碳材料、深层渗碳设备要求、深层渗碳工艺、质量检验、安全卫生和节能要求。 本标准适用于工件的深层渗碳。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T224 钢的脱碳层深度测定方法 GB/T230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺) GB/T683 化学试剂 甲醇 GB/T3864 工业氮 GB/T4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法 GB/T4341 金属肖氏硬度试验方法 GB5959.1 电热装置的安全 第1部分:通用要求 GB5959.4 电热装置的安全 第4部分:对电阻加热装置的特殊要求 GB6819 溶解乙炔 GB/T7232 金属热处理工艺术语 GB/T9450 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核 GB/T9452 热处理炉有效加热区测定方法 GB/T10067.4 电热装置基本技术条件 第4部分:间接电阻炉 GB15735 金属热处理生产过程安全卫生要求 GB/T16923 钢件的正火与退火 GB/T16924 钢件的淬火与回火 GB/Z18718 热处理节能技术导则 GB/T25744—2010 钢件渗碳淬火回火金相检验 3 术语和定义 GB/T7232中所界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 心部组织 corestructure 距表面3倍于渗碳淬火有效硬化层深度区域的组织。 3.2 碳势均匀度 carbonpotentialuniformity 在试验温度下热稳定状态时的碳势均匀程度。碳势均匀度表示为:在规定的各个测量点上所测的 最高和最低碳势的差。 1GB/T28694—2012 4 深层渗碳材料 4.1 钢种的选择 钢种应采用本质细晶粒钢。深层渗碳钢种按零件的性能要求选择,特殊要求的零件按需要选用特 殊钢种。 4.2 材料检验及确认 4.2.1 在深层渗碳处理前,应对钢种进行确认,并提出材料成分分析报告。 4.2.2 必要时对低高倍组织、非金属夹杂物、金属平均晶粒度、内部缺陷以及材料淬透性和力学性能进 行检测。 5 深层渗碳设备要求 5.1 一般要求 5.1.1 深层渗碳设备的设计、制造和安全性应符合GB5959.1、GB5959.4和GB/T10067.4中的有关 规定。 5.1.2 深层渗碳设备应为单台渗碳炉或渗碳热处理生产线(由渗碳炉、冷却装置、回火设备、清洗机、装 卸料机构、备料台、气氛系统和控制系统等组成)。渗碳炉有井式炉、密封箱式炉、底装料立式炉和真空 渗碳炉等。 5.1.3 深层渗碳设备应具有良好的可靠性,以适应长时间连续生产的特点。采用计算机控制及管理系 统的渗碳设备一般应具有设备故障报警和自诊断功能。 5.2 渗碳炉 5.2.1 温度控制 5.2.1.1 渗碳炉的加热方式一般为电加热或燃料加热,最高使用温度一般为1050℃。 5.2.1.2 加热设备应满足有效加热区炉温均匀性和控温仪表精度等级的要求(见表1),有效加热区的 炉温均匀性应按GB/T9452规定。 表1 深层渗碳炉温均匀性和控温仪表精度等级要求(不大于) 工件级别 炉温均匀性 控温仪表精度等级 重要件 ±5℃ 0.2级 一般件 ±8℃ 0.5级 5.2.1.3 深层渗碳炉一般采用多区加热、设置循环风扇和导风装置,以保证炉温均匀性和气氛均匀性。 5.2.1.4 应按GB/T9452的规定对控温系统进行校准,以保证控温精度。 5.2.1.5 深层渗碳炉应配有温度记录装置。 5.2.2 气氛控制 5.2.2.1 渗碳气氛应是可控气氛,炉内碳势均匀度≤±0.05%。 5.2.2.2 渗碳气氛的主要化工原料应满足表2的要求。 2GB/T28694—2012 表2 化工原料技术要求 名 称 主要成分(体积分数) 标 准 丙烷 纯度≥90%,总硫含量≤15mg/m3 — 异丙醇 纯度>98.5%,水含量<0.3% — 溶解乙炔 纯度>98.0% GB6819 甲醇 纯度≥99.5%,水含量<0.3% GB/T683 工业氮 纯度≥99.5%,氧含量≤0.5% GB/T3864 5.2.2.3 深层渗碳炉应配有碳势控制系统,并配有定碳孔、试样孔和取气口,必要时可设置双路碳势检 测系统,一路用于控制,另一路用于监控,必要时可切换控制。 5.2.2.4 渗碳气氛控制可采用程序控制或专家系统在线控制的方式。 5.2.2.5 渗碳炉应有良好的密封性,炉内气氛不得有泄漏现象,炉膛内压力应保持稳定正压。 5.3 球化退火及淬火加热设备 5.3.1 有效加热区内温度均匀性在设定温度处应不大于±10℃。 5.3.2 淬火加热炉应配备气氛供给和控制系统。 5.4 冷却设备 5.4.1 淬火冷却设备一般应配备淬火介质的加热和冷却装置,并具有导向搅拌系统和温度调节系统。 5.4.2 淬火介质的使用温度范围应符合GB/T16924的规定。 5.4.3 淬火介质质量应符合相关标准的规定。 5.4.4 深层渗碳缓冷坑或冷却设备应能通保护气氛或滴注有机液体。特殊要求的可以配备温度控制 装置。 5.5 回火设备 有效加热区内温度均匀性在设定温度处不大于±10℃。 5.6 设备的维修、保养和检定 应制定定期维修、保养和检定制度,并严格执行,存有详细记录。 6 深层渗碳工艺 6.1 深层渗碳工艺方法 6.1.1 工艺方法1:渗碳→缓冷→球化退火→加热淬火→清洗→回火。 6.1.2 工艺方法2:渗碳→淬火→清洗→球化退火→加热淬火→清洗→回火。 6.1.3 工艺方法3:渗碳→淬火→清洗→回火。 6.2 处理前的准备工作 6.2.1 按工件的质量要求,确定防渗部位的防渗措施,了解钢材的牌号(或化学成分)和预先热处理是 否符合要求。 6.2.2 应去除氧化皮及锈斑,并清洗、干燥;检查工件或试样是否有裂纹,必要时进行无损检测。 3GB/T28694—2012 6.2.3 结构设计和制造应不影响深层渗碳的质量。 6.2.4 检查深层渗碳设备及测量控制设备是否正常。 6.2.5 检查形成气氛的原料及形成气氛的装置是否正常。 6.2.6 随炉试样,过程试样可参照GB/T25744—2010中第4章的要求执行。 6.3 深层渗碳处理 6.3.1 装炉 工件应装在有效加热区内,并装入随炉试样和过程试样。 注:随炉试样是作为检查深层渗碳淬火回火后质量的标准试样;过程试样是作为检查深层渗碳过程中不同时间渗 碳情况的标准试样。 6.3.2 升温 控制升温速度,使零件各部分之间不产生明显的温差,必要时应分段升温。 6.3.3 排气 工件从进炉后,应通氮气进行排气处理,通气量按炉子容积而定。当温度升到750℃时,通入载气, 直到升至深层渗碳温度。 6.3.4 渗碳 通富化气,调整气氛碳势到设定值,按工件技术要求确定深层渗碳保温时间。 6.3.5 碳势测量及校准 碳势检测可按现场条件使用氧探头碳势测定仪、红外仪或热丝仪等,定期对碳势控制系统实施 校准。 6.3.6 过程试样的检验并记录 定时取出过程试样,检验深层渗碳情况,并作记录。 6.3.7 冷却 对要求降温直接淬火的工件,淬火前应注意均温。非直接淬火的工件缓冷时应采取防止或减少氧 化脱碳的措施。必要时用保护气氛或滴注有机液体方法进行保护。缓冷时应采取措施,以减少畸变和 防止开裂。 6.4 渗碳后淬火与回火 6.4.1 淬火加热、冷却及回火设备应符合5.3、5.4、5.5的规定。 6.4.2 必要时可在淬火前进行球化退火,球化退火应符合GB/T16923的规定。 6.4.3 淬火回火加热温度和保温时间参照GB/T16924规定,并应符合工件材料的要求。 6.4.4 淬火加热时应采取防止氧化脱碳措施,工件淬火后应及时回火。 6.4.5 大件深层渗碳时应保证工件各部位的温度均匀性、对工件采取合理的加热和冷却方法。 6.4.6 淬火介质应满足5.4.2、5.4.3的规定。 6.4.7 淬火加热及冷却时,应采取措施减少工件畸变、防止工件开裂。 4GB/T28694—2012 6.5 后续工序 6.5.1 清除工件上残留的淬火介质和其他残留物。 6.5.2 测量工件畸变情况并作记录,必要时进行校直。 6.5.3 分析随炉试样深层